1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



NGUYỄN NGỌC HƢỜNG




“NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA ĐƢỜNG

KÍNH ĐÁ MÀI KHI THAY ĐẾN GIÁ THÀNH

MÀI TRÒN NGOÀI”








LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH:CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Thái Nguyên 2012




2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 5
LỜI CAM ĐOAN 6
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH 7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 9
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 10
PHẦN MỞ ĐẦU 11
1. Tính cấp thiết của đề tài 11
2. Mục đích nghiên cứu 12
3. Đối tƣợng nghiên cứu 12

4. Phƣơng pháp nghiên cứu 13
5. Ý nghĩa của đề tài 13
5.1 . Ý nghĩa khoa học 13
5.2. Ý nghĩa thực tiễn 13
6. Nội dung của đề tài 13
Chƣơng 1: GIỚI THIỆU 15
1.1. Giới thiệu về gia công mài và mài tròn ngoài 15
1.1.1. Mài và các đặc điểm cơ bản của mài 15
1.1.2. Khả năng công nghệ của mài 17
1.1.3. Các đặc điểm của mài tròn ngoài 21
1.1.3.1. Đặc điểm công nghệ 21
1.1.3.2. Yêu cầu về truyền động 24
1.1.3.3. Ƣu, nhƣợc điểm của phƣơng pháp mài tròn ngoài 25
1.2. Các thông số cơ bản của quá trình mài tròn ngoài 26
1.2.1. Đá mài 26
1.2.1.1. Vật liệu hạt mài 27
1.2.1.2. Chất dính kết 28
1.2.1.3. Độ cứng của đá mài 30
1.2.1.4. Cỡ hạt của đá mài 31
1.2.1.5. Cấu trúc của đá mài 31
1.2.1.6. Hình dáng của đá mài 32
1.2.2. Chế độ bôi trơn- làm nguội khi mài 33
1.2.2.1. Vai trò của dung dịch trơn nguội trong gia công cắt gọt 33
1.2.2.2. Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng dung dịch trơn nguội 34
1.2.2.3. Các đặc tính của dung dịch trơn nguội 35
1.2.2.4. Các phƣơng pháp bôi trơn – làm nguội khi mài 35

3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


1.2.3. Đƣờng kính của đá 43
1.2.4. Sửa đá mài 43
1.2.5. Chế độ công nghệ 46
1.2.5.1. Chọn đá mài 46
1.2.5.2. Chọn chiều sâu cắt 46
1.2.5.3. Chọn lƣợng chạy dao dọc 47
1.2.5.4. Chọn tốc độ cắt khi mài 47
1.3. Kết luận 47
Chƣơng 2 49
TỔNG QUAN VỀ TỐI ƢU HÓA QUÁ TRÌNH MÀI TRÕN NGOÀI 49
2.1. Tổng quan về tối ƣu hóa quá trình mài tròn ngoài 49
2.1.1. Tối ƣu hóa chế độ tƣới nguội 49
2.1.2. Tổng quan nghiên cứu về tối ƣu hóa chế độ tƣới nguội 50
2.1.3. Tối ƣu hóa chế độ sửa đá 51
2.1.4. Các nghiên cứu về tối ƣu hóa chế độ cắt khi mài 52
2.2. Kết luận 53
Chƣơng 3: 54
XÂY DỰNG BÀI TOÁN TỐI ƢU HÓA GIÁ THÀNH ĐỂ XÁC ĐỊNH
ĐƢỜNG KÍNH TỐI ƢU CỦA ĐÁ MÀI KHI THAY 54
3.1. Đặt vấn đề 54
3.2. Phân tích giá thành quá trình gia công mài tròn ngoài 55
3.2.1. Thời gian cơ bản khi mài 57
3.2.2. Thời gian mài 58
3.3. Bài toán tối ƣu hóa giá thành 61
Chƣơng 4: PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƢU 62
4.1. Các phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu 62
4.2. Lựa chọn phƣơng pháp giải 65
Chƣơng 5: LẬP TRÌNH GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƢU 66
Chƣơng 6: 67
PHÂN TÍCH KẾT QUẢ VÀ XÂY DỰNG CÔNG THỨC TÍNH 67

ĐƢỜNG KÍNH TỐI ƢU 67
6.1. Phân tích kết quả đạt đƣợc sau khi giải bài toán tối ƣu 67
6.2. Xây dựng công thức tính đƣờng kính tối ƣu của đá khi thay thế 69
6.3. Kết luận 70
Chƣơng 7: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 71
7.1. Kết luận 71
7.2. Đề xuất hƣớng nghiên cứu tiếp 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Phụ lục A. Chƣơng trình xác định số liệu để xây dựng công thức tính đƣờng
kính tối ƣu khi thay của đá mài 77
Phụ lục B. Bài báo đã xuất bản 84

5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CẢM ƠN

Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, em xin bày tỏ lòng biết ơn
chân thành tới thầy giáo PGS.TS. Vũ Ngọc Pi - ngƣời Thầy đã tận tình hƣớng
dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tiếp theo em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Kỹ
thuật Công nghiệp, Khoa đào tạo sau đại học đã tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho em trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn này.
Sau hết em xin cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên
giúp đỡ em trong suốt thời gian qua.
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi

sai sót, em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, các
nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả





Nguyễn Ngọc Hƣờng













6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



LỜI CAM ĐOAN


Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung
thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ một công trình khác. Trừ
những phần tham khảo đã đƣợc ghi rõ trong Luận văn.


Tác giả






Nguyễn Ngọc Hƣờng




















7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH

Ký hiệu
Ý nghĩa
Đơn vị
T
gc
Thời gian gia công
h
T
gl
Thời gian gá và tháo chi tiết gia công
h
T
d
Thời gian mài hết tia lửa
h
T
sđ,ct
Thời gian sửa đá cho một chi tiết
h
T
sđ


Thời gian sửa đá
h
n
ct,sđ
Số chi tiết mài đƣợc sau mỗi lần sửa đá
Chi tiết
T
đ
Tuổi bền đá mài
h
T
0
Thời gian cơ bản khi mài
h
T
tđ,ct
Thời gian thay đá cho mỗi chi tiết
h
T
tđ
Thời gian thay đá
h
N
ct,đ
Tổng số chi tiết đƣợc mài bởi 1 viên đá
Chi tiết
z
Lƣợng dƣ gia công khi mài
mm
l

Chiều dài chi tiết gia công
mm
S
d
Lƣợng chạy dao dọc
mm/ph
n
ct
Số vòng quay của chi tiết trong một phút
v/ph
b
đ
Bề rộng đá mài
mm
S
n
Lƣợng chạy dao hƣớng kính
mm/htk
S
nb
Lƣợng chạy dao hƣớng kính tra bảng
mm/htk
C
ct
Giá thành mài một chi tiết
VNĐ
C
m,h
Giá thành một giờ máy
đ/h

C
kh,n
Khấu hao hàng năm
đ/năm
C
lãi,n
Tiền lãi hàng năm
đ/năm
C
xg,n
Chi phí thuê nhà xƣởng
đ/năm
C
sc,n
Chi phí sửa chữa hàng năm
đ/năm
C
nl,n
Chi phí năng lƣợng
đ/năm

8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

T
sd,n
Tổng số giờ sử dụng máy hàng năm
h/năm
C
m

Giá thành máy mài tròn ngoài
đ
T
n
Số năm khấu hao của máy
năm
x
lx
Mức lãi xuất hàng năm
l/năm
C
gtx,n
Giá thành thuê nhà xƣởng hàng năm
đ/m
2

A
dtm
Diện tích vùng đặt máy trong xƣởng
m
2

e
Giá điện năng
đ/kw
P
tcs
Tổng công suất máy mài
kw
x

ca,ng
Số ca làm việc trong một ngày
ca
t
h,ca
Số giờ làm việc trong một ca
h/ca
d
ng,n
Số ngày làm việc trong một năm
Ngày/năm
x
hslv
Hệ số làm việc
























9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình số
Nội dung
Trang
1.1
Sơ đồ nguyên lý các phƣơng pháp mài tròn ngoài
15
1.2
Sơ đồ nguyên lý các phƣơng pháp mài tròn trong
16
1.3
Sơ đồ nguyên lý các phƣơng pháp mài phẳng
17
1.4
Các chuyển động khi mài tròn ngoài
19

1.5
Cấu tạo máy mài tròn ngoài
20
1.6
Công nghệ mài
21
1.7
Ký hiệu của đá mài
29
1.8
Sơ đồ tƣới nguội thông dụng trên máy mài
33
1.9
Sơ đồ tƣới nguội phối hợp ở bên ngoài bằng dung
dịch có áp lực cao
34
1.10
Kết cấu vòi phun có hai lỗ tƣới nguội
35
1.11
Đá mài có lỗ để dẫn dung dịch trơn nguội đi qua
37
1.12
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn
tối thiểu
38
4.1
Quá trình tìm kiếm bằng lát cắt vàng
61
6.1

Giá thành mài khi thay đổi đƣờng kính đá
64
6.2
Ảnh hƣởng của các nhân tố tới đƣờng kính tối ƣu
65




10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên







DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

STT
Bảng số
Nội dung
Trang
1
1.1
Các phƣơng pháp gia công cơ và độ bóng
tƣơng ứng
18
2

1.2
Độ cứng của đá mài
27
3
1.3
Cấu trúc đá mài và tỷ lệ phần trăm hạt mài.
28






















11

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên





PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Gia công mài tròn ngoài đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong ngành chế tạo
cơ khí để gia công chính xác các chi tiết hình trụ và các chi tiết dạng tròn
xoay khác nhau. Với gia công mài ngoài, vận tốc cắt của đá v
đ
=π.D.n/60000
(m/s) là một nhân tố rất quan trọng, quyết định đến năng suất, giá thành và lợi
nhuận của quá trình gia công. Từ công thức trên ta thấy, nếu số vòng quay
trục đá mài là không đổi thì khi tuổi thọ của đá rất nhỏ (đá mài còn mới) thì
vận tốc của đá cao và sẽ cho năng suất mài cao. Tuy nhiên, với cùng một giá
thành của một viên đá mài, giá thành đá mài/h sẽ cao nếu tuổi thọ của đá rất
nhỏ (hay đƣờng kính đá khi thay lớn). Ví dụ nếu giá đá mài 300.000 đ/viên,
tuổi thọ đá là 5 h thì giá thành đá mài/h sẽ là 60.000 đ/h. Ngƣợc lại, giá thành
đá mài/h sẽ rất nhỏ nếu tuổi thọ của đá lớn (hay đƣờng kính đá khi thay nhỏ).
Ví dụ với cùng giá đá mài nhƣ trên, tuổi thọ đá là 200 h thì giá thành đá mài/h
sẽ là 1500 đ/h. Tuy nhiên, khi này do đƣờng kính đá sẽ rất nhỏ nên vận tốc
của đá sẽ rất thấp và dẫn đến năng suất mài sẽ rất thấp. Nhƣ vậy, đƣờng kính
của đá khi thay hay tuổi thọ của đá sẽ ảnh hƣởng lớn đến năng suất và giá
thành mài. Thêm vào đó, sẽ tồn tại một giá trị đƣờng kính của đá khi thay
(hay tuổi thọ của đá) tối ƣu mà với nó năng suất mài sẽ cao nhất và giá thành
mài là nhỏ nhất.
- Trên thực tế điều kiện sản xuất cơ khí ở Việt nam, hầu hết các máy
mài tròn ngoài đều có tốc độ quay của trục đá là không đổi (ví dụ: một số máy

mài tròn ngoài vạn năng nhƣ: 3B10 có n
đ
= 2800v/ph, 3P10A có n
đ

=2800v/ph, 3Y10C có n
đ
= 2800v/ph, 3E12 có n
đ
= 1930v/ph, 3132 có n
đ
=

12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1112v/ph, 3M12 có n
đ
= 2300v/ph), nên tuổi thọ của đá là nhân tố ảnh hƣởng
lớn đến năng suất và giá thành mài. Thêm vào đó, các cơ sở sản xuất ở nƣớc
ta có thói quen sử dụng đá mài đến khi không thể dùng đƣợc nữa (mài đến sát
bích kẹp đá) mới thôi vì họ cho rằng sử dụng đá mài nhƣ vậy sẽ tiết kiệm. Khi
sử dụng nhƣ vậy, do đƣờng kính đá nhỏ nên vận tốc cắt của đá thấp, dẫn đến
năng suất mài giảm, và giá thành mài tăng. Vì lý do đó, việc xác định ảnh
hƣởng của đƣờng kính đá mài khi thay (hay tuổi thọ của đá) đến năng suất và
giá thành khi gia công mài có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong sản xuất mài
ở nƣớc ta.
- Trên thực tế có rất nhiều sản phẩm chính xác cần nguyên công mài
tròn ngoài. Ví dụ nhƣ các loại chầy cối dập thuốc, chày dập vỏ kẽm của các
loại pin, chày dập thép tấm vv Nguyên công mài tinh này đã chiếm tỷ trọng

khá lớn về thời gian chế tạo và giá thành của sản phẩm. Chính vì vậy
“Nghiên cứu ảnh hưởng của đường kính đá mài khi thay đến giá thành
mài tròn ngoài” là rất cần thiết và cấp bách.
2. Mục đích nghiên cứu
- Xây dựng tổng quát bài toán tối ƣu đơn mục tiêu (hàm giá thành chi
tiết gia công khi mài tròn ngoài là nhỏ nhất) đã đƣợc nghiên cứu.
- Nghiên cứu và lựa chọn phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu. Từ đó xác
định tuổi bền tối ƣu của đá mài theo các hàm đơn mục tiêu.
- Xây dựng các công thức tính toán tuổi bền tối ƣu theo các hàm đơn
mục tiêu.
3. Đối tượng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là tuổi bền tối ƣu của đá mài cho quá
trình mài tròn ngoài với bài toán đơn mục tiêu.

13
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết:
- Dựa trên các bài toán tối ƣu đơn mục tiêu đã nghiên cứu xây dựng
bài toán tối ƣu đơn mục tiêu dƣới dạng tổng quát
- Phân tích các phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu để lựa chọn phƣơng
pháp thích hợp giải bài toán tối ƣu tuổi bền của đá mài.
- Sử dụng phƣơng pháp phân tích hồi quy để xây dựng các công thức
tính tuổi bền tối ƣu của đá mài.
5. Ý nghĩa của đề tài
5.1 . Ý nghĩa khoa học
Về mặt khoa học đề tài phù hợp với xu thế phát triển công nghệ trong
và ngoài nƣớc về gia công mài tròn ngoài. Xác định tuổi bền tối ƣu của đá
mài là một công việc mang tính chất khoa học.

Tuổi bền tối ƣu của đá mài là thông số rất quan trọng. Nó có ảnh hƣởng
lớn đến năng suất và giá thành chi tiết gia công. Thêm vào đó việc xác định
đƣợc đƣờng kính tối ƣu của đá mài khi thay hợp lý sẽ đạt hiệu quả cac về
năng suất và giá thành mài tròn ngoài.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Các kết quả nghiên cứu sẽ xác định đƣợc giá trị hợp lý của đƣờng kính
đá mài khi thay đến năng suất và giá thành mài tròn ngoài. Việc đƣa ra các
công thức xác định tuổi bền tối ƣu của đá mài sẽ góp phần nâng cao năng
suất, hạ giá thành sản phẩm và tăng lợi nhuận của quá trình gia công.
6. Nội dung của đề tài
Ngoài lời nói đầu, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của đề tài
gồm 6 chƣơng. Nội dung chính của các chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1: Giới thiệu

14
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Nội dung chính là tìm hiểu về gia công mài, mài tròn ngoài và các
thông số cơ bản của quá trình mài tròn ngoài.
Chƣơng 2: Tổng quan về tối ƣu hóa quá trình mài tròn ngoài
Tìm hiểu tổng hợp các kết quả nghiên cứu đã công bố và từ các nghiên
cứu đã có, định hƣớng vấn đề nghiên cứu.
Chƣơng 3: Xây dựng bài toán tối ƣu hóa giá thành để xác định
đƣờng kính tối ƣu của đá mài khi thay.
1. Phân tích giá thành gia công mài tròn ngoài.
- Thời gian cơ bản khi mài
- Thời gian mài
2. Xây dựng bài toán tối ƣu.
Chƣơng 4: Các phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu và lựa chọn
phƣơng pháp giải.

- Nghiên cứu các phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu.
- Đƣa ra phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu.
Chƣơng 5: Lập trình giải bài toán tối ƣu.
Sử dụng các phần mềm Pascal for Win để lập trình giải bài toán tối ƣu.
Chƣơng 6: Phân tích kết quả và xây dựng công thức tính đƣờng
kính tối ƣu của đá khi thay thế
- Phân tích các kết quả đạt đƣợc sau khi giải bài toán tối ƣu
- Xây dựng đƣợc công thức tính đƣờng kính tối ƣu của đá khi thay thế
Chƣơng 7: Kết luận và đề xuẩt









15
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên





Chƣơng 1: GIỚI THIỆU
1.1. Giới thiệu về gia công mài và mài tròn ngoài
1.1.1. Mài và các đặc điểm cơ bản của mài
Quá trình mài là quá trình cắt gọt vật liệu bằng các hạt mài có độ
cứng cao. Các hạt mài đƣợc giữ chặt trong đá mài bằng chất dính kết. So với

các phƣơng pháp gia công cắt gọt bằng dụng cụ cắt có lƣỡi cắt xác định,
phƣơng pháp mài có một số đặc điểm sau:
- Đá mài là loại dụng cụ cắt có rất nhiều lƣỡi cắt không liên tục
đồng thời tham gia cắt, các lƣỡi cắt đƣợc tạo ra bởi các hạt mài có kích thƣớc
rất nhỏ, có hình dáng rất khác nhau và phân bố lộn xộn trong chất dính kết.
Đa số các hạt mài có nhiều lƣỡi cắt, có bán kính ở các lƣỡi cắt và có góc cắt
không thuận lợi cho điều kiện cắt gọt: góc trƣớc < 0 và góc sắc > 90°.
- Vận tốc cắt khi mài rất cao thƣờng V
d
30 35 m/s, mài tốc độ
cao vận tốc có thể lên tới 120 m/s hoặc cao hơn.
- Nhiệt độ cắt khi mài rất cao do tốc độ cắt cao, nhiều hạt mài cùng
tham gia cắt, góc cắt không hợp lý, nhiệt độ ở vùng cắt khi mài có thể lên đến
1000° ÷ 1500°C làm thay đổi cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt.
- Khi mài, mỗi hạt mài tạo ra một phoi riêng biệt có kích thƣớc rất
nhỏ, số lƣợng phoi tạo ra trong một đơn vị thời gian rất lớn (hàng nghìn phoi

16
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

trong một phút), vì thế có thể coi quá trình mài là quá trình cào xƣớc tế vi bề
mặt gia công tạo ra độ nhẵn bóng và độ chính xác cao.
- Hạt mài có độ cứng cao, độ bền nhiệt cao, quá trình cắt gọt không
liên tục nên có thể gia công đƣợc những vật liệu rất cứng mà các dụng cụ
khác không gia công đƣợc nhƣ thép tôi, hợp kim cứng.v.v… nhƣng khi gia
công những loại vật liệu mềm gặp rất nhiều khó khăn.
- Trong quá trình cắt, đá mài có khả năng tự mài sắc: dƣới tác dụng
của tải trọng cơ, nhiệt các hạt mài đã mòn bật ra khỏi bề mặt đá tạo điều kiện
cho những hạt mài mới tham gia vào quá trình cắt, ngoài ra một số hạt mài vỡ
tạo thành những lƣỡi cắt mới.

- Lực cắt khi mài thƣờng không lớn (trung bình vào khoảng 300N-
400N) vì tiết diện của phoi hạt mài rất bé. Thƣờng P
y
= (1,5 ÷ 3) P
z
, lực P
x
bé
hơn lực P
z
nhiều. Tuy nhiên công suất tiêu hao khi mài rất lớn vì tốc độ cắt
khi mài rất cao [1].

- Do hiện tƣợng tự mài sắc cũng nhƣ không thể chủ động thay đổi
đƣợc hình dáng và vị trí của hạt mài trong đá mài cho nên việc nghiên cứu và
điều khiển quá trình mài gặp nhiều khó khăn, các quy luật của quá trình mài
chƣa đƣợc nghiên cứu toàn diện.
- Khi mài một phần phoi sẽ đƣợc dung dịch trơn nguội cuốn trôi,
phần còn lại sẽ chèn vào các khe hở giữa các hạt mài do đó sẽ làm giảm chiều
cao nhô ra của các hạt mài. Sau một thời gian mài, các hạt mài sẽ bị cùn dần,
khả năng ăn sâu vào vật liệu gia công giảm do đó lực cắt tăng lên khả năng
cắt của đá mài bị suy giảm nhanh.
Do những đặc điểm trên, đặc biệt là khả năng gia công các vật liệu có độ
cứng và độ bền cao cho độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao nên phƣơng
pháp mài có vị trí quan trọng trong gia công cơ khí hiện đại. Trong tổng số
các máy công cụ, máy mài chiếm đến 30%, còn trong một số ngành đặc biệt
nhƣ chế tạo vòng bi máy mài chiếm đến 60% [1]. Mặc dù đƣợc sử dụng cả
trong gia công thô nhƣng chỉ trong gia công tinh thì những ƣu thế của phƣơng

17

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

pháp mài mới thực sự đƣợc phát huy hiệu quả, vì vậy mài thƣờng đƣợc chọn
là nguyên công gia công tinh lần cuối các bề mặt quan trọng [2].
1.1.2. Khả năng công nghệ của mài
Mài là phƣơng pháp gia công có khả năng gia công đƣợc hầu hết các
dạng bề mặt nhƣ mặt trụ ngoài và trong, mặt phẳng, mặt định hình,… Để gia
công một bề mặt có thể có nhiều cách chạy dao với các ƣu nhƣợc điểm khác
nhau. Một số dạng mài thƣờng gặp đƣợc chỉ ra trong các hình sau.


b)
a)

c)
d)


V
n
S
n
d
n
ct
V
n
ct
n
d

n
ct
d
n
S
n
n
ct
d
n
S
x

18
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên






e)

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài tròn ngoài
a,b-Mài có tâm chạy dao dọc c- Mài có tâm chạy dao ngang
d- Mài có tâm chạy dao xiên e- Mài không tâm chạy dao dọc
a)




c)

19
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài tròn trong
a,b- Mài tròn trong có tâm; c- Mài không tâm lỗ trụ; d- Mài không tâm lỗ côn

c) d)
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài phẳng
a, b- Mài phẳng bằng chu vi đá
c, d- Mài phẳng bằng mặt đầu đá
d)

20
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Ngoài ra mài còn có khả năng gia công đƣợc những chi tiết khó định vị
và kẹp chặt nhƣ: Xéc măng, viên bi v.v (hình 1.3e).
Mài có khả năng đạt độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao: Khi mài
tinh có thể đạt độ nhám bề mặt cấp 7 – 8 và lớn hơn, độ chính xác kích thƣớc
cao 1-3m. Khả năng đạt độ nhám của các phƣơng pháp gia công đƣợc cho
trong bảng 1.1



Bảng 1.1: Phương pháp gia công cơ và độ bóng tương ứng


Phƣơng pháp gia công
Cấp độ nhám
Tiện, bào thô
3
Tiện, bào tinh
4÷6
Tiện, bào rất tinh
6÷7
Phay thô
4
Phay tinh
5÷7
Khoan, khoét
3÷6
Doa
6÷8
Chuốt
6÷7
Chuốt tinh
7÷8
Mài thô
5÷6
Mài tinh
7÷8
Mài rất tinh
9÷10
Mài nghiền
9÷13
Mài khôn
7÷10

Mài siêu tinh xác
10÷14

21
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Đánh bóng bằng bột mài
11÷13
Đánh bóng bằng vải
12÷14

Mài có khả năng gia công đƣợc hầu hết các loại vật liệu nhất là các loại
vật liệu mới có cơ lý tính cao (độ bền, độ cứng, độ chịu nhiệt, chịu mài mòn).
Lĩnh vực ứng dụng khác mà không có phƣơng pháp nào cạnh tranh đƣợc với
mài là trong gia công tạo hình các loại vật liệu đặc biệt cứng hoặc đặc biệt
giòn.Trong sản xuất các chi tiết thép tôi nhƣ dụng cụ cắt, ổ lăn… mài có thể
gia công khá dễ dàng trong khi các phƣơng pháp gia công truyền thống khác
gặp khó khăn. Vì vậy mài ngày càng đƣợc quan tâm nghiên cứu và ứng dụng.
1.1.3. Các đặc điểm của mài tròn ngoài
1.1.3.1. Đặc điểm công nghệ
Mài tròn ngoài là một quá trình cơ bản để nâng cao độ chính xác và độ
bóng của chi tiết gia công. Máy mài tròn ngoài đƣợc sử dụng để gia công tinh
những chi tiết sau khi gia công chi tiết đó trên máy tiện, phay, bào.
Các dạng chuyển động trong máy mài tròn ngoài gồm có:
+ Chuyển động chính là chuyển động quay tròn của đá mài
+ Chuyển động chạy dao là dịch chuyển tịnh tiến của ụ đá ăn dao theo
hƣớng dọc trục (ăn dao dọc trục), hoặc theo hƣớng ngang trục (ăn dao ngang),
hoặc chuyển động quay của chi tiết (ăn dao vòng).
+ Chuyển động phụ là dịch chuyển nhanh của ụ đá hoặc chi tiết.



22
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Hình 1.4: Các chuyển động khi mài tròn ngoài

Trên ụ mang phôi có mâm cặp truyền chuyển động quay tròn cho chi
tiết. Nếu chi tiết dài thì đƣợc gá trên 2 mũi tâm, chuyển động quay của ụ
mang phôi đƣợc truyền qua chi tiết nhờ cặp tốc. Đá mài thực hiện chuyển
động quay tròn (chuyển động cắt). Bàn máy 5 thực hiện chuyển động tiến dao
dọc S
d
để mài hết chiều dài chi tiết (hình 1.6a)



Hình 1.5: Cấu tạo máy mài tròn ngoài
1- Ụ mang phôi; 2- Đá mài; 3- Môtơ đá; 4- Ụ đỡ phôi; 5- Bàn máy

23
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6- Thân máy; S
d
- Hướng di chuyển của bàn máy
Để mài hết lƣợng dƣ, sau mỗi hành trình kép của bàn máy ụ mang đá
phải chuyển động tiến dao hƣớng kính. Thông thƣờng lƣợng tiến dao hƣớng
kính S

hk
= 0,005 đến 0,02mmm/h.t.k để thực lực hƣớng kính nhỏ, chi tiết ít
biến dạng, nâng cao độ chính xác gia công. Để năng cao năng suất bóc phoi ta
sửa đá vát góc 2
0
đến 3
0
.(hình 1.6b) Khi mài tinh ở những hành trình cuối
không thực hiện tiến dao hƣớng kính mà chỉ thực hiện tiến dao dọc cho tới
khi mài hết hoa lửa.
Khi chi tiết ngắn, độ kính lớn, độ cứng vững cao ngƣời ta dùng phƣơng
pháp tiến đá hƣớng kính (S
d
= 0 ; S
hk
khác 0) để tăng năng suất (hình 1.6b).
Với phƣơng pháp này có thể mài định hình bằng cách sửa đá có hình dạng là
âm bản của chi tiết cần gia công.
Ngƣời ta có thể tiến hành gia công đồng thời mặt trụ và mặt đầu bằng
phƣơng pháp tiến đá theo phƣơng tạo với trục nằm ngang một góc 45
0
.
Phƣơng pháp này cho năng suất cao nhƣng độ chính xác không cao vì tốc độ
cắt của các điểm trên đá khác nhau dẫn tới đá mòn không đều (hình 1.6c).
Mài thô
Mục đích của mài thô là lấy đi thể tích phoi Q lớn nhất trong một đơn
vị thời gian với chi phí gia công khác. Do đó chọn đá có kích thƣớc hạt lớn,
chọn bƣớc tiến S
dọc
và chiều sâu cắt t lớn, tốc độ phôi V

phôi
lớn. Mài thô có thể
đạt độ nhẵn cấp 4 đến cấp 6 ( R
z
= 10 ÷ 40µm).
Mài tinh
Mục đích của mài tinh là đảm bảo đƣợc độ chính xác về hình dạng chi
tiết và độ chính xác về kích thƣớc cũng nhƣ chất lƣợng bề mặt của chi tiết.
Mài tinh có thể có độ nhẵn cấp 8 đến 13 ( R
z
= 10 ÷ 40 µm). Muốn vậy ngƣời
ta thực hiện các biện pháp sau đây :


24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


Hình 1.6: Công nghệ mài
+ Chọn chiều sâu cắt t nhỏ, lần tiến dọc cuối không thực hiện tiến đá
hƣớng kính mà mài cho đến hoa lửa.
+ Chọn bƣớc tiến dao dọc S
d
nhỏ
+ Chọn tốc độ phôi V
ph
nhỏ.
+ Chọn chế độ sửa đá tinh
+ Sử dụng đá mài có hạt nhỏ
+Dùng dầu làm dung dịch trơn nguội thay thế cho êmuxi

+ Tăng tốc độ cắt V
c

1.1.3.2. Yêu cầu về truyền động
a. Truyền động chính
Thông thƣờng truyền động chính máy mài tròn ngoài không yêu cầu
điều chỉnh tốc độ nên sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc. Ở máy
mài cỡ nặng, để duy trì tốc độ cắt không đổi khi mòn đá hay kích thƣớc chi
tiết gia công thay đổi, thƣờng sử dụng truyền động động cơ có phạm vi điều
chỉnh tốc độ là D= (2÷4)/1 với công suất không đổi.

25
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Ở máy mài trung bình và nhỏ, v= 50÷80m/s nên đá mài có đƣờng kính
lớn thì tốc độ quay của đá khoảng 1000v/p. Ở những máy mài có đƣờng kính
nhỏ, tốc độ đá rất cao. Động cơ truyền động là các động cơ đặc biệt có tốc độ
24000÷48000v/p hoặc có thể lên tới 15000÷200000v/p, đá mài gắn trên trục
động cơ. Nguồn của động cơ là các bộ biến tần, có thể là các máy phát tần số
cao-biến tần quay hoặc là các bộ biến tần tĩnh-biến tần thyristor.
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ thƣờng là 15÷20% mô men định
mức. Mô men quán tính của đá và cơ cấu truyền lực lớn 500÷600 mô men
quán tính của động cơ, do đó cần hãm cƣỡng bức động cơ quay đá và không
yêu cầu đảo chiều quay động cơ quay đá.
b. Truyền động ăn dao
Ở máy cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động cơ không đồng bộ
nhiều cấp tốc độ (điều chỉnh số đôi cực p) với D= (2÷4)/1
Ở máy cỡ lớn thì dùng bộ biến đổi động cơ điện một chiều có D= 10/1
với phƣơng pháp điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp phần ứng.
Truyền động ăn dao dọc của bàn máy mài tròn cỡ lớn thực hiện theo bộ

biến đổi định mức với D= (20÷25)/1
Truyền động ăn dao ngang sử dụng thủy lực.
c. Truyền động phụ
Sử dụng động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc.
1.1.3.3. Ƣu, nhƣợc điểm của phƣơng pháp mài tròn ngoài
Mài tròn ngoài có thể gia công đƣợc mặt trụ và mặt côn, thực hiện đƣợc
bằng hai phƣơng pháp: mài có tâm và mài vô tâm.
Mài tròn ngoài có tâm là phƣơng pháp mài có tính vạn năng cao, có thể
mài đƣợc trục trơn, trục bậc. Chi tiết đƣợc gá trên hai mũi tâm hoặc một đầu
kẹp trong mâm cặp và đầu kia chống tâm. Có nhiều cách tiến dao khi mài nhƣ
tiến dao dọc, tiến dao ngang, tiến dao nghiêng (hình 1.1a,b,c,d).